JPH03138544A - Device for inspecting optical fiber - Google Patents

Device for inspecting optical fiber

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JPH03138544A
JPH03138544A JP27614490A JP27614490A JPH03138544A JP H03138544 A JPH03138544 A JP H03138544A JP 27614490 A JP27614490 A JP 27614490A JP 27614490 A JP27614490 A JP 27614490A JP H03138544 A JPH03138544 A JP H03138544A
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JP
Japan
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modulation
fiber
light beam
light
modulated
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JP27614490A
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Japanese (ja)
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Dietrich Dr Meier
ディートリッヒ マイアー
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Leica Aarau AG
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Leica Aarau AG
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    • G01M11/30Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
    • G01M11/31Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter and a light receiver being disposed at the same side of a fibre or waveguide end-face, e.g. reflectometers
    • G01M11/3172Reflectometers detecting the back-scattered light in the frequency-domain, e.g. OFDR, FMCW, heterodyne detection

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Abstract

PURPOSE: To improve the accuracy and stability of an inspection by modulating the amplitude of rays from a fiber to be inspected, modulating it again, setting the light path between both modulations to equal to the integer multiples of modulation wavelength, and calculating it from a modulation frequency that is determined by a detector. CONSTITUTION: The device has a first polarization beam splitter 3, an electrooptical modulator crystal 4, and a second polarization ray splitter 7. Then, parallel rays 1 from a light source pass the splitter 3 and the crystal 4 in a first direction, the splitter 7, a fiber 12 to be inspected, the splitter 7, and the crystal 4 in a direction that is opposite to the first, and the splitter 3 and then reaches a photoelectric receiver 14, thus improving inspection accuracy and stability.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、1つの平行な光線を形成する手段、一定の系
列の変siI振動数(einer bestimmte
n Folge von Modulation)を有
する光線を変調する手段、変調された光線を検査する光
学繊維の中に導入しまたは中から導出する(Ein−u
nd Auskoppelung)手段及び変調手段を
駆動するため一定の系列(Folge)から成る変調振
動数を有する変調信号を形成しそして選択するための手
段を有する、光路長の測定の下で光学繊維を検査する装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a means for forming a parallel beam of light, a certain series of variable siI frequencies.
n Folge von Modulation), means for modulating the light beam with a modulation of the modulated light beam into or out of the optical fiber to be examined;
nd Auskoppelung) means and means for forming and selecting a modulation signal having a modulation frequency consisting of a constant series (Folge) for driving the modulation means, for testing the optical fiber under optical path length measurement. Regarding equipment.

〔従来技術〕[Prior art]

光学繊維をそれの長さ、長さの変化又は破損について検
査することは主として、繊維が固定して架設され又は布
設される場合に必要である。その際このような繊維は情
報伝達のために用いられるが、建築物の中にその目的の
ために挿入された繊維の長さを検査することによって、
建築物の歪みを監視することにも用いられる。光学繊維
の長さを測定する電気光学的な方法は繊維の中で光のパ
ルスの走行時間を測定することによるか又は連続的に変
調された光線が繊維を通過した後で変調の位相の遅れを
測定することによっている。走行時間の測定には、ヒュ
ウレットパッカード社の“タイム ドメイン レフレフ
トメーター′”HP 8145八(”Time Dom
ain Reflectometer”HP8145A
 Firma Ilewlett−Packard)が
用いられ、その際光のパルスは繊維の端部で反射されそ
して往復通過する時間が測定される。この装置の精度と
して+/ −6mが与えられている。位相を測定するに
はビルド ヘールブルグ社(スイス)のディストマアト
 D14 L (DisLomat D14L Fir
ma Wild Heerbrugg (Schwei
z))が用いられ、その際繊維は一度だけ光が通過する
。即ち導入と導出のための2つの接続が必要である。こ
の際の測定精度は+/−5mmになっている。
Inspecting optical fibers for their length, changes in length or breakage is primarily necessary when the fibers are fixedly strung or laid. Such fibers are then used for information transmission, and by examining the length of fibers inserted into buildings for that purpose,
It is also used to monitor distortions in buildings. Electro-optical methods of measuring the length of optical fibers are either by measuring the transit time of a pulse of light within the fiber or by measuring the phase lag of the modulation after a continuously modulated light beam has passed through the fiber. by measuring. To measure travel time, use Hewlett-Packard's “Time Domain Left Meter” HP 81458 (“Time Dom Left Meter”).
ain Reflectometer”HP8145A
A pulse of light is reflected at the end of the fiber and the round trip time is measured. The accuracy of this device is given as +/-6 m. To measure the phase, use a DisLomat D14L Fir from Bild Heerburg (Switzerland).
ma Wild Heerbrugg (Schwei
z)) is used, in which case the light passes through the fiber only once. That is, two connections are required for introduction and extraction. The measurement accuracy at this time is +/-5 mm.

空気中又は真空中の光の速度を測定するため、既に18
46年A、H,L、フィゾー(A、H。
To measure the speed of light in air or vacuum, 18
46 A, H, L, Fizeau (A, H.

L、 Fizeau)によっていわゆる歯車の方法が提
案されている。上記した位相測定の変形においては、始
めに1つの光線が1つの歯車によって周期的に中断され
、それから1つの反射器に送られそして最後に再び同し
歯車によってもう一度周期的に中断される。歯車の回転
数から帰ってくる光線が見えない場合には、光線の走行
時間は歯車の1つの歯から次に続く歯の隙間までの走行
時間によって定められる。フィゾーのシステムを備えた
最近の測定装置は歯車の代わりに電気・光学的な結晶を
変調器よして用いている(アメリカ合衆国特許公報第3
424531号ビー エル ヘンダー他)(U、S、 
−PS 3424531 P、L、 Bender e
t al、) 、その際光線の楕円偏光が周期的に変化
する。
The so-called gear method has been proposed by L. Fizeau. In the phase measurement variant described above, a beam of light is first periodically interrupted by a gearwheel, then sent to a reflector and finally interrupted again periodically by the same gearwheel. If the light rays returning from the rotation speed of the gear are not visible, the travel time of the light ray is determined by the travel time from one tooth of the gear to the gap between the next successive teeth. Modern measuring devices with Fizeau systems use electro-optical crystals as modulators instead of gears (U.S. Pat.
No. 424531 B.L.Hender et al.) (U, S,
-PS 3424531 P, L, Bender e
t al, ), the elliptical polarization of the light beam changes periodically.

光学繊維の長さを公知のフィゾーシステムを用いて測定
する際に問題が提起される。何故ならば繊維の内部で光
線の偏光は機械的な応力によって変化するからである。
A problem is posed when measuring the length of optical fibers using the known Fizeau system. This is because the polarization of the light beam inside the fiber changes due to mechanical stress.

結晶変調器の温度補正のための公知のシステムはこの場
合役にたたず、そして繊維の振動は測定を極端に妨害す
る。何故ならば張力が変動すると測定すべき最小信号が
干渉計的感度で最大信号に移行するからである。公知の
位相測定システムにおいては反射光線において測定する
ことが不可能であり、従ってそれぞれ別の光学装置を有
する2つの連結位置が必要である。
Known systems for temperature compensation of crystal modulators are useless in this case, and fiber vibrations severely disturb the measurements. This is because as the tension changes, the minimum signal to be measured shifts to the maximum signal with interferometric sensitivity. In known phase measuring systems it is not possible to measure in the reflected beam, so two coupling positions are required, each with a separate optical arrangement.

さらにこのようなシステムには、送信部と受信部との間
の連結のため一定しない偏差があり、この偏差が上記し
た如く精度を(+/  5mm)に制限している。走行
時間システムの欠点は精度が(+/−6m)に限定され
ることである。繊維の連結位置における避けることがで
きない光線の反射も、それが測定すべき反射と区別不可
能な場合には問題となる。
Moreover, such systems have variable deviations due to the coupling between the transmitting and receiving parts, which limit the accuracy to (+/5 mm) as mentioned above. The drawback of the travel time system is that the accuracy is limited to (+/-6 m). The unavoidable reflection of the light beam at the fiber connection locations also becomes a problem if it is indistinguishable from the reflection to be measured.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

本発明の課題は、改良された精度と安定度とを有し、そ
して公知のシステムが持つ上記した問題点を解消した光
学繊維を検査するための装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a device for inspecting optical fibers which has improved accuracy and stability and which overcomes the above-mentioned problems of known systems.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記の課題を、本発明は、1つの平行な光線を形成する
手段、一定の系列の変調振動数(einer best
immten Folge von Modulati
on)を有する光線を変調する手段、変調された光線を
検査する光学繊維の中に導入しまたは中から導出する(
Ein−und Auskoppelung)手段及び
変調手段を駆動するため一定の系列(Folge)から
成る変調振動数を有する変調信号を形成しそして選択す
るための手段を有する、光路長の測定の下で光学繊維を
検査する方法及び装置において、変調手段は光線の振幅
を変調すること、検査すべき繊維から取り出された変調
された光線を第2回目に変調手段に導く手段が存在し、
さらに、第2回目に変調された光線の為に一定の系列か
ら成るその変調振動数を決定するための検出手段が存在
し、前記系列を利用する場合に第1及び第2の変調の間
で光線が経過する光路は、対応する変調波長の整数倍に
なっており、並びに検査すべき繊維の中で光線が経過し
た光路を検出器によって決定された変調振動数から3I
算する手段が存在し°ζいることを特徴とする装置によ
り解決する。
To solve the above problem, the present invention provides means for forming one parallel light beam, a certain series of modulation frequencies (einer best
immten Folge von Modulati
means for modulating the light beam with a ray of light (on), introducing the modulated light beam into or leading out of the optical fiber to be examined (
the optical fiber under measurement of the optical path length, with means for forming and selecting a modulation signal having a modulation frequency consisting of a constant series (Folge) for driving the modulation means; In the method and apparatus for testing, the modulating means modulates the amplitude of the light beam, and there are means for directing the modulated light beam extracted from the fiber to be tested to the modulating means a second time;
Furthermore, there are detection means for determining its modulation frequency consisting of a certain sequence for the second modulated beam, and when utilizing said sequence between the first and second modulation. The optical path followed by the light beam is an integer multiple of the corresponding modulation wavelength, and the optical path followed by the light beam in the fiber to be examined is 3I from the modulation frequency determined by the detector.
The problem is solved by a device characterized in that there is a means for calculating the problem.

この際検査すべき繊維の一端には1つの反射器を備え、
そして変調された光線は別の端において導入及び導出さ
れそして繊維を2回通過するのが合目的である。
At this time, one end of the fiber to be inspected is equipped with one reflector,
The modulated light beam is then introduced and extracted at the other end and expediently passes through the fiber twice.

〔作用〕[Effect]

検出手段は1つの光電受信器と変調手段とを包含するこ
とが可能である。即ち1つの第1の偏光光線分割器、1
つの電気光学的結晶及び1つの第2の偏光光線分割器を
有し、その際平行な光線はそれの光源から出発し、第1
の偏光光線分割器、電気光学的結晶を第1の方向に、第
2の偏光光線分割器、検査すべき繊維、第2の偏光光線
分割器、電気光学的結晶を第1の方向とは反対方向に、
そして第1の偏光光線分割器を次々に通過し、そしてそ
れから光電受信器に到達する。
The detection means may include a photoelectric receiver and modulation means. i.e. one first polarizing beam splitter, 1
one electro-optic crystal and one second polarizing beam splitter, the parallel beams starting from its source and the first polarizing beam splitter.
a polarizing beam splitter, the electro-optic crystal in a first direction, a second polarizing beam splitter, the fiber to be examined, a second polarizing beam splitter, the electro-optic crystal in the opposite direction to the first direction. in the direction of
It then passes one after another through a first polarizing beam splitter and then reaches a photoelectric receiver.

変調手段は又、4つの光接続端を有する電気光学的に作
動する方向性結合器を包含することが可能であり、それ
らのうちのそれぞれ1つには、平行な光線を形成する手
段、検査すべき光学繊維、光電受信器及び1つの反射の
無い負荷が接続されており、その際平行な光線は検査す
べき繊維又は反射の無い負荷に、そして検査すべき繊維
ば光電受信器又は光線の光源に連結可能になっている。
The modulation means may also include an electro-optically operated directional coupler with four optical connections, each one of which includes means for forming parallel beams, an inspection An optical fiber to be tested, a photoelectric receiver and a non-reflection load are connected, the parallel beam of light being connected to the fiber to be tested or to the non-reflection load, and the fiber to be tested to the photoelectric receiver or to a non-reflection load. Can be connected to a light source.

本発明の装置のその他の変形は以下に示す実施態様項に
記載されている。
Other variations of the device of the invention are described in the embodiment section below.

〔実施例〕〔Example〕

本発明は次の記述において、添付図において略図によっ
て示された実施例により詳細に説明される。
The invention will be explained in more detail in the following description by means of exemplary embodiments, which are shown diagrammatically in the accompanying drawings.

第1図に示した如く、l1e−Ne−レーザー1の平行
光線が、第1の焦点調節レンズ2を介して第1の偏光光
線分割器3に到達する。真っ直くに貫通ずる光線部分は
平面偏光となりそして1つの電気光学的変調器結晶4を
通過し、この結晶は1つの変調器5の導線共振器の中に
存在している。焦点調節レンズ2の焦点距離は光線束の
直径が変調器結晶4の中でできるだけ小さくなるように
定められる。今や楕円偏光に変調された光線6は第2の
偏光光線分割器7と第2の焦点調節レンズ8を通過し、
この焦点調節レンズは光線を、屈曲する繊維の中間片9
の前面に焦点を結ばせる。
As shown in FIG. 1, the parallel beam of the l1e-Ne laser 1 reaches a first polarizing beam splitter 3 via a first focusing lens 2. As shown in FIG. The straight-through beam portion becomes plane-polarized and passes through an electro-optic modulator crystal 4, which is present in the wire resonator of a modulator 5. The focal length of the focusing lens 2 is determined in such a way that the diameter of the light beam in the modulator crystal 4 is as small as possible. The now elliptically polarized light beam 6 passes through a second polarizing beam splitter 7 and a second focusing lens 8;
This focusing lens bends the light beam into an intermediate piece of fiber 9.
Focus on the front.

繊維の中間片9はその他の繊維の中間片と共に、検査す
べき若干の繊維のそれぞれ1つに切り替えるため、破線
で示された多重装置10に組立られることか可能である
。中間片9は検査すべき繊維に比較して短くそして中間
片の他の端は調節可能な1つの差し込み栓11を介して
1つの検査すべき繊維12に連結される。繊維の中間片
9の核の直径はその都度の検査すべき繊維12の核の直
径に等しくなげればならない。検査すべき繊維12の末
端には1つの反射鏡13が配置され、この反射鏡はレー
ザー光線を繊維12及び9を通して再び戻す。反射鏡1
3は繊維12の端部に化学的にメツキしたものか、また
は平面に研磨された繊維12の端面に取り付けられた前
面にメツキされたガラスの反射鏡である。戻りの途中で
レーザー光線は再び光線分割器7、変調器結晶4及び光
線分割器3を介して走行し、この光線のうち適合して偏
光された光線の部分が、検出手段としての第1の光電受
信器14に分割される。
The intermediate piece of fiber 9 can be assembled together with other intermediate pieces of fiber into a multiplex device 10, shown in broken lines, for switching in each case to one of the several fibers to be examined. The intermediate piece 9 is short compared to the fiber to be examined and the other end of the intermediate piece is connected via an adjustable spigot 11 to a fiber 12 to be examined. The diameter of the core of the intermediate piece 9 of fibers must be equal to the diameter of the core of the respective fiber 12 to be examined. A reflector 13 is arranged at the end of the fiber 12 to be examined, which reflects the laser beam back through the fibers 12 and 9. Reflector 1
Reference numeral 3 denotes a glass reflector plated on the front surface which is attached to the end face of the fiber 12 which is either chemically plated at the end of the fiber 12 or polished to a flat surface. On the way back, the laser beam travels again via the beam splitter 7, the modulator crystal 4 and the beam splitter 3, and the correspondingly polarized portion of this beam is directed to the first photoelectron as detection means. It is divided into receivers 14.

偏光光線分割器3及び7を通過する光線の偏光方向は互
いに直交している。したがって変調器5の作用がなけれ
ば、レーザー1からの光線は全く検査すべき繊維12に
到達しないで、光線分割器7の所で第2の光電受信器1
5に向かって方向変換し、この受信器からの信号が光線
6の変調度を制御し調節するのに役立っている。変調器
結晶4は1つのリチウムータンタラート結晶であり、こ
の結晶は1つのマイクロ波源17から1つの増幅送信器
16を介して、変化しそして調節可能な振動数の1つの
変調信号で刺激される。このことは第3図に略図によっ
て示されている。
The polarization directions of the light beams passing through the polarization beam splitters 3 and 7 are orthogonal to each other. Without the action of the modulator 5, the light beam from the laser 1 would therefore not reach the fiber 12 to be examined at all, but would be transferred to the second photoelectric receiver 1 at the beam splitter 7.
5, the signal from this receiver serves to control and adjust the modulation depth of the beam 6. The modulator crystal 4 is a lithium tantalate crystal, which is stimulated with a modulation signal of varying and adjustable frequency from a microwave source 17 via an amplified transmitter 16. . This is shown diagrammatically in FIG.

周期的な変調信号が例えば1.5ギガヘルツの振動数を
持っていたとすれば、それぞれ2/3ナノセカンド毎に
楕円偏光に変調された20c+nの長さの光波が発生し
、この光波は偏光光線分割器7を通過しそして振幅変調
された光波として検査すべき繊維12に向かって走行す
る。それと同時に光線分割器7を通過した光波とは反対
位相になっている第2の光波が分割器7から制御受信器
15に向かって走行する。光波が通過した繊維9.12
の光学的長さ、即ち繊維の長さの2倍と変調器結晶4の
出口からの空気中の光路とを計算して、変調波の長さが
20CTIの整数倍であるならば、結晶の出口において
出発しそして戻ってくるレーザー光線6はすべての時点
において等しい変調状態にある。戻ってくる光線成分は
この時結晶4によって反対に変調され、従って光電受信
器14では最小の明るさが発生する。
If the periodic modulation signal has a frequency of, for example, 1.5 GHz, a light wave of length 20c+n, modulated into elliptically polarized light, is generated every 2/3 nanoseconds, and this light wave is a polarized light beam. It passes through the splitter 7 and travels as an amplitude-modulated light wave towards the fiber 12 to be examined. At the same time, a second light wave, which is in the opposite phase to the light wave that has passed through the beam splitter 7, travels from the splitter 7 towards the control receiver 15. Fiber through which light waves passed9.12
If the length of the modulated wave is an integer multiple of 20 CTI, then the length of the crystal is The laser beam 6 departing at the exit and returning is in the same modulation state at all times. The returning light beam components are then modulated inversely by the crystal 4, so that a minimum brightness occurs in the photoelectric receiver 14.

使用されているLiTa03結晶では最も良い変調作動
点が大きく温度に依存しているから、この実施例はこの
同じ結晶4における変調及び反対の変調については予め
備えている。さらに制御受信器15の出力信号の変調度
は1つの直流信号に変換されそして1つの制御増幅器1
8において増幅された後で変調器5の温度に依存する調
節のために役立っている。この際結晶4の温度補正は直
接温度を規制するかまたは結晶4の所の付加的な電場に
よって予備電圧を調節して達成され、このことは第5図
に示されている。増幅送信器16から頻繁に発せられる
変調信号は変調器5の入力端19を介して結合線輪20
の1つの分岐点に到達し、結合線輪は変調信号をそれの
一端において変調器結晶4に導いている。線輪20の他
端は1つの高周波短絡コンデンサー21を介して変調器
5の入力端22に導かれ、この変調器の所に制御増幅器
18の直流調節予備電圧が接続されている。
Since, in the LiTa03 crystal used, the best modulation operating point is highly dependent on temperature, this embodiment provides for modulation and opposite modulation in this same crystal 4. Furthermore, the modulation degree of the output signal of the control receiver 15 is converted into one DC signal and one control amplifier 1
After being amplified at 8, it serves for the temperature-dependent adjustment of the modulator 5. Temperature compensation of the crystal 4 is hereby achieved by regulating the temperature directly or by adjusting the prevoltage by means of an additional electric field at the crystal 4, as shown in FIG. The modulated signal frequently emitted from the amplified transmitter 16 is passed through the input 19 of the modulator 5 to the coupling wire 20.
One branch point is reached, and the coupling coil leads the modulation signal to the modulator crystal 4 at one end of it. The other end of the coil 20 is led via a high-frequency short-circuit capacitor 21 to the input 22 of the modulator 5, to which the DC regulating reserve voltage of the control amplifier 18 is connected.

1つのコントローラー23によってマイクロ波源17に
変調振動数の一定の経過が調節される。
A constant course of the modulation frequency is set in the microwave source 17 by means of a controller 23 .

マイクロ波源17としては、振動数の標準として水晶を
有する振動数合成器が適合している。これを用いて変調
器結晶4の所の振動数を変化させるならば、変調波の長
さに対する測定距離の長さの比が、上記した場合と異な
り、整数倍ではなくなる。光電受信器14の所の明るさ
は、変調振動数に依存して、最大値と著しい最小値とを
有する周期的な経過を示す。このような明るさの変動に
対応する光電受信器14の出力信号は1つの増幅器24
及び1つのA/D変換器31を介してコントローラー2
3に導かれ、そしてこのコントローラーによって信号の
最小値を発見するために評価される。
A frequency synthesizer with a quartz crystal as the frequency standard is suitable as the microwave source 17. If this is used to change the frequency of the modulator crystal 4, the ratio of the length of the measurement distance to the length of the modulated wave will no longer be an integral multiple, unlike in the case described above. Depending on the modulation frequency, the brightness at the photoelectric receiver 14 exhibits a periodic profile with maximum values and significant minimum values. The output signal of the photoelectric receiver 14 corresponding to such brightness fluctuations is transmitted to one amplifier 24.
and controller 2 via one A/D converter 31
3 and is evaluated by this controller to find the minimum value of the signal.

従ってコントローラー23によって増加または減少する
振動数が相ついで調整される。その際夫々の調整された
振動数にはなお1つの振動数変調(周波数移動Wobb
le) 、例えばIKHzのリズムに+/−100KH
zの振動数変動が加えられている。このようにして光電
受信器14の所の上記の周期的な信号の経過を、振動数
が+/−100KHzだけ隣接している2つの検出チャ
ンネル■及び■の中で走査することによって評価する。
Therefore, the increasing or decreasing frequency is adjusted one after the other by the controller 23. In this case, each adjusted frequency still has a frequency modulation (frequency shift Wobb).
le), e.g. +/-100KH for IKHz rhythm
The frequency fluctuation of z is added. In this way, the course of the above-mentioned periodic signal at the photoelectric receiver 14 is evaluated by scanning in two detection channels 1 and 2 whose frequencies are adjacent by +/-100 KHz.

測定距離の長さが変調波の長さの整数倍である上記した
場合には、変調器5から反射鏡13まで及びその戻りの
光線の走行時間Tは、変調器1=2/3nsの整数倍g
、即ちT=g−tである。
In the above case where the length of the measurement distance is an integer multiple of the length of the modulated wave, the travel time T of the light beam from the modulator 5 to the reflector 13 and back is an integer of modulator 1 = 2/3 ns. double g
, that is, T=g−t.

しかしこの際gの数値はなお不明である。この曖昧さは
それ自体公知の態様で次のようにして取り除かれる。即
ち光電受信器14の所の相前後して継続する信号の経過
のうちの2つ又は数個の最低値に対して変調振動数また
は変調周期りを定める。
However, at this time, the value of g is still unknown. This ambiguity is removed in a manner known per se as follows. That is, the modulation frequency or modulation period is determined for two or several minimum values of the successive signal curves at the photoelectric receiver 14.

倍数gに対して最小値は変調周期t (g)に発生しそ
してこれに続くn番目の倍数(g+n)では変調周期t
 (g十n)に発生する、斯くしていずれの場合でも走
行時間T=g−t (g)= (g+n)・t (g+
n)である。このことから換算により求める倍数g=t
 (g+n)/ (t (g)t (g+n))。この
時走行時間はT=g−t(g)でありそして2回走行し
た測定距離はL−(1/2)  ・C−Tとなり、この
除光の速度Cは公知の如く検査すべき繊維の屈折率依存
する。上記した計算は繊維の屈折率に関する補正、結合
した中間片9その他の補正と共に公知の態様で、コント
ローラー23に含まれているマイクロコンピュータ−に
よって行われる。
For a multiple g, the minimum value occurs at the modulation period t (g) and for the following nth multiple (g+n) the minimum value occurs at the modulation period t
(g + n), thus in both cases the running time T = g - t (g) = (g + n) · t (g +
n). From this, we can find the multiple g=t by conversion.
(g+n)/(t(g)t(g+n)). At this time, the running time is T = g - t (g), and the measured distance traveled twice is L - (1/2) ・C - T, and the speed of light removal C is known as the fiber to be inspected. depends on the refractive index of The above-mentioned calculations, together with corrections for the refractive index of the fibers, the combined intermediate piece 9 and other corrections, are carried out in a known manner by a microcomputer included in the controller 23.

第2図には本発明の検査装置の別の1つの実施形態が示
されており、この装置は変調器として接続可能な方向性
結合2″525と協動する。このような方向性結合器は
集積光学の技術においては僅かな手法の空間で実施され
る。第2図においては第1図に対応する要素は同じ記号
が付けられている。
FIG. 2 shows a further embodiment of the testing device according to the invention, which cooperates with a directional coupler 2'' 525 which can be connected as a modulator. is implemented in the technology of integrated optics in a small space of techniques.In FIG. 2, elements corresponding to FIG. 1 are given the same symbols.

レーザーlの平行な光線は第一の入力端を介して、1つ
の制御人力27を介して電気的に接続可能な方向性結合
器25に到達する。このレーザー光線は、フレキシブル
な繊維の中間片9が接続されている測定出力端28に接
続されるか、又は1つの出力端32を介して反射の無い
負荷29に接続される。この時、接続状態のそれぞれに
よって、検査繊維12から戻ってくる光線が出力端30
に接続されている光電受信器14に、または、出力端2
6に戻るように接続される。
The parallel beam of the laser I reaches via a first input end a directional coupler 25 which can be electrically connected via a control unit 27 . This laser beam is connected to a measuring output 28, to which an intermediate piece of flexible fiber 9 is connected, or via an output 32 to a reflection-free load 29. At this time, depending on the connection state, the light beam returning from the test fiber 12 is transmitted to the output end 30.
or to the photoelectric receiver 14 connected to the output end 2
6.

この構成の場合にも第1図の実施例に示したように、レ
ーザー光線の振幅をギガヘルツの範囲において変調させ
ることが可能であることは明らかである。第4図に示し
た電気的な構成が示す如く、この場合温度補正が不要で
ある。受信器14の出力4を号は増幅器24を介してコ
ン1−ローラー23に到達し、ここで信号は1つのA/
r)変換器31の中で1つのデジタル形態に変換される
。それから信号の評価が、既に第1図及び第2図に関連
して記載されているように行われる。
It is clear that even with this configuration it is possible to modulate the amplitude of the laser beam in the gigahertz range, as shown in the embodiment of FIG. As the electrical configuration shown in FIG. 4 shows, no temperature correction is required in this case. The signal 4 at the output of the receiver 14 reaches the controller 23 via the amplifier 24, where the signal
r) converted into one digital form in converter 31; An evaluation of the signal then takes place as already described in connection with FIGS. 1 and 2.

本発明による装置を用いて1つの反射鏡13によって隔
離された繊維I2の長さが検査されるばかりではない。
With the device according to the invention not only lengths of fibers I2 separated by one reflector 13 are examined.

本発明の方法によれば上記の装置はまた、例えば繊維が
切断している場合に、反射鏡13が作動せず切断した位
置までの繊維の長さを評価するためにも用いられる。ご
のような場合には反射された光線部分は、1つの陰極線
オッシログラフーヒに目視可能に表現されている光電受
信器I4の出力信号から最小信号の振動数距離を評価し
そしてその値から反射が行われた位置までの繊維の長さ
を評価するのに十分であることが示されている。
According to the method of the invention, the device described above can also be used, for example, when a fiber is being cut, to evaluate the length of the fiber up to the point where the reflector 13 is not activated and is cut. In such a case, the reflected beam portion is visibly represented on one cathode ray oscilloscope by evaluating the frequency distance of the minimum signal from the output signal of the photoelectric receiver I4 and from that value. It has been shown to be sufficient to evaluate the length of the fiber to the location where the reflection took place.

上述した如く光電受信器14の出力信号の求める最小値
はいつも、変調波の長さに対する測定距5 6 離の長さ比が整数になっている場合に現れる。変調波の
長さがこの数値から僅かに外れると、出発しそして戻っ
てくる変調位相の変調結晶4の出力端の所の位相差は、
即ち受信器14の最小信号の差は検査すべき繊維12の
長さが長いほど大きい、何故ならば検査すべき繊維の長
さに沿って変調波の長さの違いが加算されるからである
。従って検査すべき繊維の長さが短い場合または変調器
5の近くの繊維中間片9への連結位置における反射の場
合には最小信号は変調波の長さが大きく変化した場合に
のみ、即ち上記した振動数変動を行うことによって振動
数が増加した場合に計測できる。
As described above, the minimum value of the output signal of the photoelectric receiver 14 always appears when the ratio of the length of the measurement distance 5 6 to the length of the modulated wave is an integer. If the length of the modulated wave deviates slightly from this value, the phase difference at the output of the modulating crystal 4 of the departing and returning modulating phases will be:
That is, the difference in the minimum signal of the receiver 14 is greater the longer the length of the fiber 12 to be tested, because the difference in the length of the modulated wave is added along the length of the fiber to be tested. . Therefore, in the case of short fiber lengths to be examined or in the case of reflections at the connection point to the fiber intermediate piece 9 near the modulator 5, the minimum signal will only occur if the length of the modulated wave changes significantly, i.e. as mentioned above. It is possible to measure when the frequency increases by changing the frequency.

しかしこのことは同時に、長い繊維を測定する場合に連
結位置における避けることができない反射は、冒頭に述
べた公知のシステムとは異なり、障害を引き起こすこと
がない、何故ならばこのような反射はこの場合には検出
手段によって全く検出されないからである。
However, this also means that when measuring long fibers the unavoidable reflections at the connection points do not cause disturbances, unlike the known systems mentioned at the outset, since such reflections This is because in some cases, it is not detected at all by the detection means.

本発明の装置の別の特徴は次のことに見出される。即ち
光源1の外部において光線の変調がなされるため、簡単
な態様で種々異なる適用状態に適合した光源が使用可能
である。長い繊維のために大なる出力の光源又は調整の
目的のために可視光線の光源を簡単に交換可能である。
Further features of the device of the invention are found in the following. Since the light beam is modulated outside the light source 1, it is possible to use light sources that are adapted to different applications in a simple manner. A high power light source for long fibers or a visible light source for conditioning purposes can be easily replaced.

例えば長さ3mの短い繊維を測定できるようにするため
、問題なく約1.5ギガヘルツの変調振動数が加えられ
る。
To be able to measure short fibers, for example 3 m long, a modulation frequency of approximately 1.5 GHz is applied without any problems.

nXDが100mまでの(nは繊維材料の屈折率、Dは
繊維の幾何学的長さ)通常の長さの繊維の距離の絶対値
を定めるため、隣接した2つの最低信号の評価で十分で
ある。この時第1図に示した変調器には、測定する繊維
が約5mよりも長い場合には、1つの狭い帯域の共振器
が用いられる。このような変調器は僅かな出力を必要と
し、そして廉価に製造される。
Evaluation of the two lowest adjacent signals is sufficient to determine the absolute value of the distance of a fiber of normal length with nXD up to 100 m (where n is the refractive index of the fiber material and D is the geometric length of the fiber). be. The modulator shown in FIG. 1 then uses one narrow band resonator if the fiber to be measured is longer than approximately 5 m. Such modulators require little power and are inexpensive to manufacture.

本発明の実施態様は以下の如くである。Embodiments of the invention are as follows.

(1)検査すべき繊維(12)の一端は1つの反射鏡(
13)を備えていること及び変調された光線が別の端で
繊維の中に導入又は中から導出されそして繊維の中を2
度通過することを特徴とする請求項1に記載の装置。
(1) One end of the fiber (12) to be inspected is connected to one reflective mirror (
13) and the modulated light beam is introduced into or exited from the fiber at the other end and passes through the fiber at 2.
2. The device according to claim 1, characterized in that the device passes through the device at least once.

(2)検出手段は1つの光電受信器(14)を包含して
いること及び変調手段を包含していること、即ち1つの
第1の偏光光線分割器(3)、1つの電気光学的結晶(
4)及び1つの第2の偏光光線分割器(7)を包含し、
その際平行な光線はそれの光源(1)から出発して第1
の偏光光線分割器(3)、電気光学的結晶(4)を第1
の方向に、第2の偏光光線分割器(7)、検査すべき繊
維(12)、第2の偏光光線分割器(7)、電気光学的
結晶(4)を第1の方向とは反対方向にそして第1の偏
光光線分割器(3)を次々に通過しそしてそれから光電
受信器(14)に到達することを特徴とする、前記第1
項に記載の装置。
(2) the detection means include one photoelectric receiver (14) and the modulation means, i.e. one first polarization beam splitter (3), one electro-optic crystal; (
4) and one second polarizing beam splitter (7);
The parallel rays then start from their source (1) and
a polarizing beam splitter (3), an electro-optic crystal (4) in the first
, the second polarizing beam splitter (7), the fiber to be examined (12), the second polarizing beam splitter (7) and the electro-optic crystal (4) in a direction opposite to the first direction. and passing successively through a first polarizing beam splitter (3) and then reaching a photoelectric receiver (14).
The equipment described in section.

(3)振幅変調された平行な光線の変調程度が第2の偏
光光線分割器(7)の出力端において丁度よいように電
気光学的結晶(4)に影響を与える規制回路(15,1
8,20,21)を存することを特徴とする前記第2項
に記載の装置。
(3) A regulating circuit (15, 1
8, 20, 21).

(4)規制回路は1つの光電受信器(15)を包含し、
この光電受信器は、第2の偏光光線分割器(7)の所か
ら導かれる変調された光線の一部によって刺激されるこ
と及びこの光電受信器(15)の出力信号の変調程度か
ら1つの規制信号が導き出され、この信号は、電気光学
的結晶(4)の温度を介して光線の変調度を制御するこ
とを特徴とする前記第3項に記載の装置。
(4) the regulation circuit includes one photoelectric receiver (15);
This photoelectric receiver is stimulated by a portion of the modulated light beam directed from the second polarizing beam splitter (7) and the degree of modulation of the output signal of this photoelectric receiver (15) 4. Device according to claim 3, characterized in that a regulating signal is derived, which signal controls the degree of modulation of the light beam via the temperature of the electro-optic crystal (4).

(5)規制回路は1つの光電受信器(15)を包含し、
この受信器は第2の偏光光線分割器(7)か導かれた変
調された光線の一部によって刺激されること及びこの光
電受信器(15)の出力信号の変調程度から1つの規制
信号が導き出され、この信号は、電気光学的な結晶(4
)の直流予備電圧(22)を介して光線の変調程度を制
御することを特徴とする前記第3項に記載の装置。
(5) the regulation circuit includes one photoelectric receiver (15);
This receiver is stimulated by a portion of the modulated light beam guided by the second polarizing beam splitter (7) and from the degree of modulation of the output signal of this photoelectric receiver (15) a regulating signal is generated. This signal is derived from an electro-optic crystal (4
4. Device according to claim 3, characterized in that the degree of modulation of the light beam is controlled via a DC pre-voltage (22) of ).

(6)検出手段は1つの光電受信器(14)を包含して
いること及び変調手段は4つの光学的接続端(26,2
8,30,32)を存する電気光学的に制御可能な1つ
の方向性結合器(25)を包含し、これらの4つの光学
的接続端のそぞれ1つは、平行な光線を発生ずる手段(
1)、検査すべき光学繊維(12)、光電受信器(14
)及び1つの反射の無い負荷(29)に接続され、この
際平行な光線は、検査すべき繊維(12)又は反射の無
い負荷(29)に交互に連結されそして検査すべき繊維
(12)は光電受信器(14)又は光源(1)に交互に
連結可能になっていることを特徴とする前記第1項に記
載の装置。
(6) The detection means include one photoelectric receiver (14) and the modulation means include four optical connections (26, 2
8, 30, 32), each one of these four optical connection ends producing a parallel beam of light. means(
1), optical fiber to be inspected (12), photoelectric receiver (14)
) and one reflection-free load (29), in which the parallel light beams are connected alternately to the fiber to be examined (12) or to the reflection-free load (29) and to the fiber to be examined (12). 2. Device according to claim 1, characterized in that it is connectable alternately to a photoelectric receiver (14) or to a light source (1).

(7)電気光学的に制御可能な方向性結合器(25)は
集積光学の技術により完成されたものであることを特徴
とする前記第6項に記載の装置。
(7) The device according to item 6, wherein the electro-optically controllable directional coupler (25) is completed using integrated optics technology.

(8)変調された平行な光線は、変調手段(3,4,5
,7,25)から検査すべき繊維(12)に、該繊維(
12)に対して同じ直径を有しているが短い繊維の中間
片(9)により導入又は導出されることを特徴とする前
記第1項〜第7項の何れか1つに記載の装置。
(8) The modulated parallel light beam is transmitted by the modulating means (3, 4, 5
, 7, 25) to the fiber (12) to be tested.
8. The device according to claim 1, characterized in that it is introduced or removed by an intermediate piece (9) of fibers having the same diameter but shorter than 12).

(9)変調手段(3,4,5,7,25)からの変調さ
れた平行な光線を検査すべき若干個の光学繊維(12)
の夫々1つに切り替える手段(10)を有していること
を特徴とする前記第8項に記載の装置。
(9) Several optical fibers (12) to examine the modulated parallel beams from the modulation means (3, 4, 5, 7, 25)
9. Device according to claim 8, characterized in that it comprises means (10) for switching to one of the following.

00)繊維の端部の反射鏡(13)は、平面に研磨され
たガラスの表面に金属被覆された表面鏡か又は化学的に
銀メツキされた反射鏡であることを特徴とする前記第1
項に記載の装置。
00) The reflector (13) at the end of the fiber is a metal-coated surface mirror of glass polished to a flat surface or a chemically silver-plated reflector.
The equipment described in section.

01)変調振動数の一定の経過が1.5ギガヘルツの範
囲にあることを特徴とする請求項1に記載の装置。
01) Device according to claim 1, characterized in that the constant course of the modulation frequency is in the range of 1.5 GHz.

02)前記第2項又は第6項に記載の装置を用いて光学
繊維(12)を検査する方法において、変調信号を発生
しそして選択するための手段(17,23)により変調
振動数の一定の経過が周期的に形成されること、検出手
段の光電受信器(14)の出力信号は変調振動数に依存
して陰極線オッシログラフを用いて視覚的に表現される
こと及び出力信号の極値の振動数の間隔から、反射鏡ま
で又は切断した位置までの繊維の長さが測定されること
を特徴とする方法。
02) A method for inspecting an optical fiber (12) using the apparatus according to paragraph 2 or 6 above, in which the modulation frequency is constant by the means (17, 23) for generating and selecting the modulation signal. The output signal of the photoelectric receiver (14) of the detection means is visually represented using a cathode ray oscilloscope depending on the modulation frequency, and the extreme values of the output signal are A method characterized in that the length of the fiber to the reflector or to the cutting position is measured from the frequency interval of .

【図面の簡単な説明】 第1図は、2つの偏光光線分割器の間に1つの変調器結
品を有する、光学繊維を検査するための本発明の装置の
光学的および機械的構成を示し、第2Mは、制御可能な
1つの方向性結合器を変調器として有する、光学繊維を
検査するための本発明による装置の光学的及び機械的構
成を示し、第3図は第1図に示した装置の電気的構成を
示し、第4図は第2図に示した装置の電気的構成を示し
、第5図は第3図に示した変調器の予備電圧規制装置を
示す。 1・・・平行光線を形成する手段 3.4.5.7.25・・・変調振動数が一定の長さだ
け継続するように光線を変調する手段9.10.11、
・・・変調された光線を検査する光学繊維の中に導入し
または中から導出する手段12・・・光学繊維    
13・・・反射鏡14.23.24.31・・・検出手
段15.18.20.21・・・規制回路17.23・
・・変調手段を駆動するため一定の経過から成る変調振
動数を有する変調借上を形成しそして選択するための手
段 22・・・直流予備電圧 26.28.30.32・・・光学接続端29・・・反
射の無い負荷 3 284−
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows the optical and mechanical configuration of the device of the invention for testing optical fibers, with one modulator assembly between two polarizing beam splitters. , 2M shows the optical and mechanical configuration of the device according to the invention for testing optical fibers, having one controllable directional coupler as modulator, FIG. 3 as shown in FIG. FIG. 4 shows the electrical configuration of the device shown in FIG. 2, and FIG. 5 shows a preliminary voltage regulating device for the modulator shown in FIG. 3. 1... Means for forming a parallel light beam 3.4.5.7.25... Means for modulating a light beam so that the modulation frequency continues for a fixed length 9.10.11;
. . . Means for introducing the modulated light beam into or out of the optical fiber to be examined 12 . . . Optical fiber
13...Reflector 14.23.24.31...Detection means 15.18.20.21...Regulation circuit 17.23.
. . . Means for forming and selecting a modulation curve with a modulation frequency consisting of a constant course for driving the modulation means 22 . . . DC pre-voltage 26. 28. 30. 3 2. . . 29...Load 3 without reflection 284-

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)1つの平行な光線を形成する手段(1)、一定の
系列の変調振動数(einerbestimmtenF
olgevonModulation)を有する光線を
変調する手段(3、4、5、7、25)、変調された光
線を検査する光学繊維(12)の中に導入しまたは中か
ら導出する(Ein−undAuskoppelung
)手段(9、10、11)及び変調手段(3、4、5、
7、25)を駆動するため一定の系列(Folge)か
ら成る変調振動数を有する変調信号を形成しそして選択
するための手段(17、23)を有する、光路長の測定
の下で光学繊維を検査する装置において、変調手段(3
、4、5、7、25)は光線の振幅を変調すること、検
査すべき繊維(12)から取り出された変調された光線
を第2回目に変調手段(3、4、5、7、25)に導く
手段(8、9)が存在し、さらに、第2回目に変調され
た光線の為に一定の系列から成るその変調振動数を決定
するための検出手段(14、23、24、31)が存在
し、前記系列を利用する場合に第1及び第2の変調の間
で光線が経過する光路は、対応する変調波長の整数倍に
なっており、並びに検査すべき繊維(12)の中で光線
が経過した光路を検出器(14、23、24、31)に
よって決定された変調振動数から計算する手段(23)
が存在していることを特徴とする装置。
(1) Means of forming one parallel beam of light (1) A constant series of modulation frequencies (einerbestimmtenF
means (3, 4, 5, 7, 25) for modulating the light beam with modulation), introducing the modulated light beam into or leading out of the optical fiber (12) to be examined;
) means (9, 10, 11) and modulation means (3, 4, 5,
7, 25) of the optical fiber under measurement of the optical path length, with means (17, 23) for forming and selecting a modulation signal with a modulation frequency consisting of a constant series (Folge). In the equipment to be inspected, the modulation means (3
, 4, 5, 7, 25) modulating the amplitude of the light beam, the modulated light beam taken out from the fiber to be examined (12) is modulated by the modulating means (3, 4, 5, 7, 25) for a second time. ) are present, in addition detection means (14, 23, 24, 31) for determining its modulation frequency consisting of a constant sequence for the second modulated beam ), and when using said sequence the optical path followed by the light beam between the first and second modulation is an integral multiple of the corresponding modulation wavelength, and the length of the fiber (12) to be examined is means (23) for calculating from the modulation frequency determined by the detectors (14, 23, 24, 31) the optical path traveled by the light ray;
A device characterized by the presence of.
JP27614490A 1989-10-17 1990-10-15 Device for inspecting optical fiber Pending JPH03138544A (en)

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